滨海盐碱地棉田耕层最佳水盐含量的确定及对棉花光合特性的影响(2)
Key words：Coastal saline soil, Groundwater depth, Photosynthetic characters
引言
棉花是全球性的重要经济作物和纺织原料，为保障我国粮食及满足国内用棉的基本需求，农业部《全国种植业结构调整规划（2016-2020 年）》指出要提升新疆棉区，巩固沿海沿江沿黄环湖盐碱滩涂棉区，棉花种植区将逐步向滨海盐碱地、西北和华北旱地盐碱地转移。据估计全球盐碱地面积约为10-100亿公顷[1]，分布于100多个国家[2]，超出世界总土地面积的7%[3]，中国目前盐碱地面积4.9 亿亩[4]，而盐分和渍水两种胁迫在盐碱地往往同时发生[5]，棉花虽是盐碱地种植的“先锋作物”，具有耐盐、耐旱，不耐渍的特性[6-8]，但盐碱地根系密集区0-40 cm土层[9-10]不良的土壤水盐状况将会影响棉花的生长[11-14]。同时，土壤水盐含量还受水埋深的影响[15]。因此，研究水埋深与土壤水盐含量和棉花光合特性的关系非常有意思。大田作物在较浅水埋深处会受到渍水胁迫的负面影响，在较高水埋深处会受到干旱胁迫的负面影响[16]。而且，在盐碱地处土壤盐分对水分也会产生影响。因此，假设棉花在中间水埋深处（1.2-2.4 m）生长较好[17]。
土壤相对含水量 (SRWC) 随水埋深升高而降低[20]。随土层深度加深，土壤相对含水量呈上升趋势[20-21]。Chen等[21]认为随水埋深上升，土壤盐分含量降低；然而，Xia等[20]认为土壤盐分含量在不同的土层呈现先升高，再降低的趋势。但是，很少有学者研究水埋深对土壤水盐含量复合的效应。
单一的土壤水分含量或盐分含量影响棉花光合特性的研究已有很多。一般情况下，可用的土壤水分含量不足能够从一系列时间和空间尺度严重抑制棉花形态和生理特性，致使根系吸水减少，叶片蒸腾增加，植株生长变弱[8, 22-24]。干旱胁迫会抑制棉花光合特性[18, 24-25]。在盐碱地，渍水对于植物生长也是一种限制；由于渗透反应和Na+/Cl-毒害，土壤也会缺氧[26]。此外，渍水会阻碍O2在土壤孔隙中的扩散，造成根区缺氧[7, 27]。土壤缺氧对植物产生的效应是ATP合成减少，抑制植物生长和根的生长，减少营养物质的吸收，降低植物将有毒的离子Na+/Cl-从叶片排出的能力[26, 28-29]。所以，渍水胁迫会降低棉花光合[27, 30-32]。土壤中的高盐浓度对植物的影响是很显著的，其表现出的生理变化包括气孔关闭、超渗透休克、抑制细胞分裂和光合作用；然而，最常见的效应是养分失衡、低渗透势和特殊离子如Na+/Cl-的毒害，导致植物生长受抑或死亡[33]。一般来说，盐分对棉花光合特性有负面影响[18, 34-38]。然而，土壤水分盐分含量复合对植物的效应需要进一步阐明。Zhang等[18]研究了土壤盐分和土壤干旱复合对棉花根系生物化学特性的影响，发现两个棉花品种的根系生物量在土壤盐分和干旱复合的情况下明显下降。Haddadi等[5]研究了土壤盐分和渍水复合对Mentha aquatica L.的生长的影响，结果表明分别在150 mM氯化钠浓度下，与排水良好的植物相比，中度排水和淹水处理的植物叶片干重分别增加22.7%和15.2%。然而，这些试验都是在模拟条件下实施的，而不是在大田环境下。因此，有必要验证模拟条件下得到的结果与大田条件下的结果的一致性。为了制定滨海盐碱地农田灌溉和水利建设标准，并提升盐碱地棉花栽培质量。有必要深入研究6个不同的水埋深对滨海盐碱地土壤水盐含量、棉花光合的影响，并开展相关试验。综上，本研究的具体目标为：研究水埋深对土壤水盐含量变化的影响；研究土壤水盐含量对棉花光合特性的影响；确定滨海盐碱地适宜的土壤水盐含量及相对应的较优水埋深。